基因重组:RNA病毒生存之道

 基因重组在分组正链RNA病毒中是非常普遍的,同种病毒的变异,很难说清楚是点变异,还是重组带来的变异。基因重组是RNA病毒重要的生存之道,能够把随机获得的生存优势突变快速传播出去,并能够快速调协与宿主机体的相容性。


像新冠病毒这种有着最大遗传物质长度的病毒,每次正反正复制都会产生若干点突变及复制失败。RNA病毒与宿主细胞免疫机制对抗时,更会产生复制失败。这些失败过程会产生大量断裂的基因组。RNA病毒聚合酶的萝卜快了不洗泥,会尽量重用周围可挂载的基因组,包括复制错误产生的基因组片段,甚至用于生产蛋白质的sgRNA。也就是说,在宿主细胞这个熔炉里,基因重组是RNA病毒高效复制的重要手段。

一方面,RNA病毒的遗传机制决定了其基因映射的蛋白质功能结构是稳定而稀疏的,另一方面RNA复制过程的分子咬合机制也会筛选与自己相似度最高的片段。大量的基因变异要么因为无法形成特定的功能或者稳定的结构而被淘汰掉了,存留下来可以被复制遗传下去的基因组,核苷酸序列一致性比较高,很难说清楚这段基因是一砖一瓦搭建的,还是一段一段捡现成的。以SARS-CoV病毒为例,平均每四次复制就会产生一次可遗传的变异。而我们看到病毒谱系相对的稳定性,也正是分组正链RNA病毒能够通过高效的基因重组机制,迅速取得局部最优解并快速传播,形成一种高效动态稳定结构。否则我们很难解决RNA病毒的个体大的变异率与宏观种系稳定的矛盾。


某个优势突出但稳定性差的变异,自然选择的压力会倾向于把这种基因转向更为稳定反义RNA病毒、DNA病毒甚至更复杂的生物结构,基因重组的概率也会越来越低。

Comments

Popular posts from this blog

The ADHD Algorithm: From Dijkstra to SSSP

ADHDer的自救算法

注意力悖论